Der Forschungsbericht vermittelt einen Einblick in die vielfältige, leistungsfähige Forschungslandschaft am Institut für Arbeits-, Organisations- und Sozialpsychologie.

Das vorliegende Instrument – der Fragebogen zur Identifikation von Wissensbarrieren (WiBa) – misst den Umgang mit Wissen und Wissensbarrieren in Organisationen. Es lehnt sich in seiner Struktur an die Bausteine des Wissensmanagements von Probst, Raub und Romhardt (1997, 2006) an, die eine Art Lebenslauf von Wissen abbilden. Die 14 Skalen des Fragebogens decken die Themenfelder transaktives Wissen, Informationsverlust, interne Wissensbeschaffung, externe Wissensbeschaffung, Bedeutung von Wissensmanagement, Informationsspeicherung, Betriebsblindheit und mangelnde Aufmerksamkeit, mangelhafte Darstellung und Missverständnisse, Misstrauen und Mikropolitik, Übergabeprozesse, Informationsfluss, Kommunikationsklima, Lernkultur sowie Verbesserungsbedarf ab. Neben geschlossenen Fragen (Ratingskala, siebenstufig) gibt es auch einige offene Fragen. Der WiBa-Fragebogen sieht sich als Beitrag zur so genannten dritten Generation des Wissensmanagements. Auf Grund der Entwicklung unserer Gesellschaft von einer Produktions- zu einer Wissensgesellschaft gilt Wissen als die zentrale Ressource eines Unternehmens, die in der Regel noch nicht optimal ausgeschöpft wird. Zur Verbesserung werden oft gängige Wissensmanagement-Standardmaßnahmen blind ergriffen, die die vorhandenen Schwächen nicht im Kern treffen und daher auch ihre Wirkung nicht entfalten. Stattdessen ist die Entwicklung passgenauer, auf die aktuellen Bedürfnisse des Unternehmens abgestimmter Maßnahmen notwendig. Der WiBa-Fragebogen ermöglicht die dafür erforderliche Bestimmung des Ist-Zustandes im Umgang mit Wissen, indem er ein Stärken- und Schwächenprofil ausgibt. Er schließt damit eine Lücke in der bisherigen Landschaft der Diagnostik-Instrumente. Neben den Ergebnissen von explorativen Experten-Interviews flossen auch Erkenntnisse aus der Forschungsliteratur und ausgewählte Fragen aus anderen Instrumenten in die Item-Generierung ein. Im Rahmen von drei Erhebungswellen wurden insgesamt 1.256 Mitarbeiter mit dem WiBa-Fragebogen befragt. Das nun vorliegende Instrument ist objektiv, reliabel und valide. Insbesondere eine umfangreiche Prüfung der Kriteriums- und Konstruktvalidität konnte durch die Hinzunahme von anderen Erhebungsinstrumenten (zu den Themenfeldern Arbeitszufriedenheit, Arbeitsbeschreibung, Organisationskultur und Vorgesetztenverhalten) und durch Prüfung von Zusammenhängen mit demografischen Variablen und Unternehmensmerkmalen erreicht werden. Die stichprobenstarken Erhebungen führten dazu, dass ein erster Grundstock an Benchmark-Werte vorliegt. / The Questionnaire for the Identification of Knowledge Barriers (WiBa) measures the handling of knowledge within companies and organizations. The WiBa-questionnaire’s structure is inspired by the knowledge cycle of Probst, Raub and Romhardt (1997, 2006) which describes a lifecycle of knowledge. The fourteen scales include the topics: transactive knowledge, loss of information, internal knowledge acquisition, external knowledge acquisition, meaning of knowledge management, storage of information, professional blindness and lack of awareness, poor description and misunderstanding, mistrust and micropolitics, handover processes, information flow, climate of communication, learning culture and need for improvement. The questionnaire primarily includes questions rated on a seven point scale but also a small number of open questions. The WiBa-questionnaire is part of the so called third generation of knowledge management: Because our society has changed from a production-based to a knowledge-based society, knowledge is one of the most important resources for companies. Yet it is frequently not used as effectively as it could be. In trying to alleviate this, companies often blindly implement standard actions that do not exactly match the companies’ needs and therefore do not work. Instead it is crucial to implement actions that precisely fit the weaknesses and particularities of the company. In order to do that, an analysis of the actual handling of knowledge in the company is needed – this can be done by the WiBa-questionnaire. The output of this questionnaire consists of a profile of knowledge-strengths and knowledge-weaknesses. The questionnaire thereby closes a gap among in the currently available diagnostic tools. There were three sources for the development of items: first, explorative expert interviews, second, results from research and third, other questionnaires. In the sequence of three surveys a total of 1.256 employees took part. The WiBa-questionnaire is objective, reliable and valid. Especially criteria-validity and construct-validity were proven by checking the interrelations with other questionnaires (work satisfaction, work description, organizational culture and behavior of the superior) and with demographic variables and attributes of the company. Because of the large number of participants in the surveys, there is a basis of benchmark data available.

Die vorliegende qualitative Forschungsarbeit leistet mittels zweier empirischer Untersu-chungen einen Beitrag im Forschungsfeld von betrieblichem Gesundheitsmanagement (BGM) vor dem Hintergrund eines verbesserten Schutzes vor gesundheitsbedingtem Aus-scheiden von Arbeitnehmern. Zielstellung ist zum einen die Entwicklung eines betrieblichen Frühaufklärungssystems, das wie ein wissensbasiertes lernendes System fortlaufend Informa-tionen und Trends zur Verbesserung des Arbeits- und Gesundheitsschutzes (AUG), der Be-trieblichen Gesundheitsförderung (BGF) und des Betrieblichen Eingliederungsmanagements (BEM) durch interne und externe Beobachtungsbereiche erfasst, auswertet und Vorschläge für notwendige Anpassungen oder inkrementelle Innovationen bereitstellt. Zum anderen wird das „(integrative) Coaching“ in einer vergleichenden Fallstudie auf seine Wirkfaktoren hin analysiert; beim integrativen Coaching handelt es sich um ein Beratungsangebot, das auf Grundlage der regulären Beratung im Betrieblichen Eingliederungsmanagement entwickelt wurde. / With the help of two empirical studies, the present study contributes in the research field of occupational health management (BGM) against the background of improved protection against health-related retirement of employees. The objective is, on the one hand, the devel-opment of a company early education system that, like a knowledge-based learning system, continuously provides information and trends to improve occupational safety (AUG), com-pany health promotion (BGF) and company integration management (BEM) through internal and external monitoring areas records, evaluates and provides suggestions for necessary ad-justments or incremental innovations. On the other hand, the “integrative coaching” as a consulting offer based on the “standardized help planning in the BEM” is analyzed in a com-parative case study against the background of the effective factors of coaching.

Pathologisches Glücksspiel (PG) ist eine psychiatrische Erkrankung, die gerade erst im DSM-5 der gleichen Kategorie wie substanzgebundene Suchterkrankungen zugeordnet wurde. Bildgebungsstudien zu Substanzabhängigkeit beobachteten funktionelle und strukturelle Veränderungen im präfrontalen Kortex (PFC) und mesolimbischen Belohnungssystem (d.h. Striatum). Für PG wurden ähnliche Veränderungen berichtet; jedoch gibt es kaum Studien, die sich mit verschiedenen Aspekten funktioneller und struktureller Korrelate in diesen Regionen beschäftigen. Diese Arbeit untersuchte PG Patienten, alkoholabhängige (AD) Patienten und Kontrollpersonen (HC) mit Magnetresonanztomografie. In Analyse I wurden funktionelle Gehirndaten während der Belohnungsaufgabe zwischen den drei Gruppen verglichen. In Analyse II wurde das Volumen grauer Substanz mit voxelbasierter Morphometrie und in Analyse III die intrinsische Gehirnaktivität mit einer seedbasierten funktionellen Konnektivitätsanalyse von PG Patienten und HC ausgewertet. Die Analysen ergaben veränderte Aktivierungen in frontostriatalen Arealen während der Verarbeitung von Verlustvermeidung für PG Patienten im Vergleich zu HC. PG Patienten unterschieden sich dabei in ihrer Aktivierung von AD Patienten während der Antizipation von Geldverlust. Weiterhin zeigten PG Patienten erhöhte Volumina grauer Substanz und eine erhöhte funktionelle Konnektivität in frontostriatalen Arealen im Vergleich zu HC. Die Ergebnisse liefern weitere Hinweise für eine veränderte Belohnungsverarbeitung in PG und betonen die Bedeutung der Verlustvermeidungsverarbeitung. Die Volumenveränderungen im und die erhöhte Konnektivität zwischen dem PFC and Belohnungssystem deuten auf eine veränderte Interaktion zwischen diesen Regionen hin. Da solche Veränderungen in kortikostriatalen Systemen Ähnlichkeiten zu denen in Substanzabhängigkeiten aufweisen, unterstützen die Ergebnisse die neue Klassifikation des PG im DSM-5. / Pathological gambling (PG) is a psychiatric disorder newly classified under the same category as substance use disorders in the DSM-5. Neuroimaging studies on substance-related addictions reported functional and structural changes in the prefrontal cortex (PFC) and the mesolimbic reward system (i.e., striatum). For PG, findings are not that extensive, but also demonstrate altered reward processing and prefrontal function. However, there is a lack of studies focusing on different aspects of functional and structural correlates within these areas in PG. This thesis investigated PG patients, alcohol dependent (AD) patients and healthy controls with magnetic resonance imaging (MRI). In analysis I, functional brain data of a reward paradigm was compared between the three groups. In analysis II, local gray matter volume of PG patients and controls was processed via voxel-based morphometry. Resting-state data of PG patients and controls was analyzed via seed-based functional connectivity in analysis III. Results revealed altered brain responses in fronto-striatal areas during loss avoidance processing in PG patients as compared to controls. Importantly, PG patients differed in their brain responses from AD patients during the prospect of monetary loss. Moreover, PG patients showed an increase in local gray matter volume and functional connectivity in frontal-striatal areas as compared to controls. Our results add further evidence for an altered reward processing in PG and underline the importance of loss avoidance processing. Moreover, our findings of volumetric alterations within and increased connectivity between PFC and reward system, suggest an altered interaction between these brain regions. Since such alterations in cortico-striatal circuits resemble those reported for substance-related addictions, our findings support the new classification of PG in the DSM-5.

Computer haben fast jeden Lebensbereich durchdrungen, was viele Vorteile - aber auch Herausforderungen - für ihre Nutzer mit sich bringt. Dies wird vor allem bei der Benutzung von Fahrkartenautomaten (FKA) oder anderer Technik im öffentlichen Raum deutlich, denn diese sollten spontan benutzbar sein, stellen gerade ältere Benutzer aber oft vor Probleme. Sind sie zu alt, um Technik zu benutzen? Diese Dissertation verfolgt zwei Ziele: Zum einen soll die Gebrauchstauglichkeit eines Fahrkartenautomaten (FKA) verbessert werden, indem zwei einander ergänzende Ansätze angewandt werden und die daraus entstehenden drei FKA-Varianten (Original, Video, Wizard) hinsichtlich der Kriterien der Gebrauchstauglichkeit Effektivität, Effizienz und Zufriedenstellung verglichen werden. Zum anderen wird der Einfluß des Alters und alterskorrelierter Benutzermerkmale auf die erfolgreiche Benutzung dieser funktional equivalenten FKA-Gestaltungsvarianten unter besonderer Berücksichtigung des Merkmals Computerwissen geschätzt. In einem zweifaktoriellen quasi-experimentellen Versuchsplan mit zwei (Alter: jung, alt) mal drei (experimentelle Bedingung: Kontrolle, Video, Wizard) Faktorstufen lösten 62 ältere (M=68 Jahre) und 62 jüngere (M=25 Jahre) Versuchsteilnehmer die selben elf Aufgaben: Die Kontrollgruppe nutzte einen simulierten FKA der BVG (Berliner Verkehrsbetriebe), die Videogruppe sah ein kurzes Instruktionsvideo bevor sie den selben FKA nutzte und die Wizardgruppe nutzte statt dessen eine umgestaltete graphische Benutzungsschnittstelle. Die Ergebnisse legen nahe, daß Technik im öffentlichen Raum durch die Integration einer minimalen Videoinstruktion oder eines aufgabenorientierten Wizards mit angemessenem Aufwand universell nutzbar gestaltet werden kann und daß nicht das chronologische Alter die erfolgreiche Nutzung des FKA beeinflußt, sondern altersbezogene Nutzermerkmale, welche gemessen werden können und sollten, um eine nutzungsgerechte Gestaltung zu ermöglichen. / Computer technology has permeated almost every sphere of daily living, bringing about many advantages - and challenges - for its users. This becomes particularly apparent for older people’s use of public access systems like ticket vending machines (TVM), which should be „walk-up and use systems“ but often pose challenging problems for them. Are they too old to use IT? This thesis aims to (a) improve the usability of a ticket vending machine (TVM) following two different approaches (teach or design) and to compare the resulting three TVM designs (original, video, wizard) regarding the usability criteria effectiveness, efficiency and satisfaction, and to (b) estimate the impact of age and age-correlated user characteristics on the successful use of these functionally equivalent TVM designs with a special focus on computer literacy. In a two (young, old) by three (control, video, wizard) factorial quasi experimental research design, 62 older (M=68 years) and 62 younger (M=25 years) participants solved the same eleven tasks: The control group used a simulated TVM of the BVG (public transportation in Berlin, Germany), the video group watched a brief instructional video integrated into the same TVM before using it and the wizard group used a redesigned wizard interface instead. MANOVA indicates that video and wizard substantially improved TVM usability, increasing effectiveness for the older groups from 52% to 80% and 88% respectively. Hierarchical regression analysis revealed that user characteristics had a strong effect on effectiveness of BVG-TVM use, but a weaker effect in the video (36%) and wizard (5%) conditions (universal usability). Results suggest that integration of minimal video instruction or a task oriented wizard design can make public access systems truly universally usable with reasonable effort and that not chronological age itself predicts successful TVM use, but age related user characteristics, which can - and should - be measured and designed for.

Die vorliegende Dissertation wurde mit dem Ziel entworfen, ein besseres Verständnis zu erlangen, was die Anforderungen sind, die den künftigen Arbeitsgruppenmitgliedern erlauben, Bedürfnissen von modernen Unternehmen zu genügen. Die Kooperationsbereitschaft von Gruppenmitgliedern scheint ein Schlüsselfaktor zu sein, der ihre Fähigkeit freisetzt, einer beliebigen Aufgabe entgegen zu handeln. Quantitative wie auch qualitative Daten wurden im Rahmen einer explorativen Studie erhoben. Ein Fragebogen (Intercultural Attitude Orientation) wurde mit der Absicht entwickelt, Einstellung von Individuen gegenüber Diversität quer durch Populationen abzufragen. An der explorativen Studie haben 1351 Individuen aus 97 Ländern teilgenommen. Bei einer Faktorenanalyse von 12 Items wurde die entgültige acht Items umfassende Skala gebildet. Eine experimentelle Gruppenstudie wurde entworfen, um Entscheidungsprozesse anzustoßen, die erkennen lassen, ob die Kooperationsbereitschaft der Gruppenmitglieder die Gruppenperformanz erhöht. An der experimetellen Studie haben 249 Individuen teilgenommen, die nach einem Zufallsverfahren in Arbeitsgruppen eingeteilt wurden. Die unabhängigen Variablen waren demografische Gruppenkomposition und Informationsdiversität. Die abhängigen Variablen waren Messungen der Gruppenperformanz. Es wurde festgestellt, dass trotz der demografischen Gruppenkomposition Arbeitsgruppen, die Pakete mit unterschiedlichen Informationen erhielten, besser abgeschnitten haben, als Gruppen, denen Pakete mit ähnlichen Informationen zur Verfügung gestellt wurden. Erfahrung der Gruppenmitglieder mit Diversität, ihre Einstellung gegenüber Diversität, Social Dominance Orientation, Zufriedenheit, Kooperation, Ähnlichkeit in Arbeitsstil und Anzahl der gesprochenen Sprachen wurden getrennt im Hinblick auf die Gruppenergebnisse analysiert. Es wurde herausgefunden, dass diese Messungen in einigen Fällen zueinander in Beziehung standen, was einen Einfluß auf Gruppenprozess hatte. / The current dissertation has been designed with the attempt to seek a better understanding of the requirements for prospective workgroup members to fit demands of today''s organizations. Members'' willingness to cooperate appears to be a key factor unlocking their ability to act upon any given task. Quantitative as well as qualitative data have been gathered in the context of an explorative study. A questionnaire (Intercultural Attitude Orientation) has been constructed with the intent to sense individuals'' attitude toward diversity across populations diverging in age, gender, nationality, and occupational status. The explorative study involved the participation of 1351 individuals from 97 different countries. Out of twelve explorative items, one factor solution was extracted, thus building the final 8-item scale. An experimental group study was designed to elicit decision-making procedures set to entangle whether or not members'' readiness to cooperate enhances group performance in the context of a short and cognitively demanding task. The experimental study involved the participation of 249 individuals randomly assigned into workgroups. The two independent variables were group demographical composition and information diversity. Demographical composition was defined either according to national or gender demographics. The outcome variables were measures of workgroup performance. It was found that despite workgroup demographical composition, groups which received diverse information, performed better than workgroups, which received similar information. Members'' quality and quantity of exposure to diversity, attitude toward diversity, social dominance orientation, satisfaction, cooperation, work-style similarity, and number of spoken languages were separately analyzed with regard to group outcomes. Findings revealed that these measures were in some cases linked to one another, thus affecting group process.

The study, description, design and implementation of selected blocks of multiband shortwave radio station are dealt with in the thesis. Focus is placed on the concept of multiband shortwave radio stations, with an emphasis on high frequency and intermediate frequency circuits. The first chapter is devoted to description of the transceiver block diagram which is designed as superheterodyne. The design of bandpass input filters, intermediate frequency crystal filters and output filters is described. Simulation results and the measured characteristics of the implemented functional blocks are presented. Furthermore, the amplifier circuits which maintain impedance matching of individual blocks are discussed. SSB signal generation in the transmitter part of radio station and final stage power amplification are depicted.

Durch neue Ansätze zur Charakterisierung molekularer und nanokristalliner Materialien spiegelt die vorliegende Arbeit die Synergie von linearer Optik über Ultrakurzzeitphysik zur nichtlinearen Optik wider. Angefangen mit der linearen diffusen Reflektanz (Remission) zur Bestimmung des spektralen Reflexionsvermögens von Pulverpartikeln, erlaubt die hier gezeigte alternative Herangehensweise (s. Kapitel 2) nicht nur ein vereinfachtes Messen der Remission zur Analyse von Materialzusammensetzungen, Verunreinigungen und Co-Dotierungen, sondern eröffnet zudem über Monte-Carlo Simulationen, kombiniert mit der Kubelka-Munk Theorie und der Mie Streuung, auch den Zugang zu dem ansonsten experimentell unzugänglichen Absorptionskoeffizienten von nicht-transluzenten Proben. Die präsentierten Mess- und Simulationsergebnisse an Pulvertabletten aus Rutil-Titandioxid (TiO2) und Cer-dotierten Yttrium Aluminium Granat (YAG:Ce3+) sind mit den bisherigen in der Literatur vorliegenden Ergebnissen konsistent oder zumindest vergleichbar. Auch lassen sich nach Modifikation der Kubelka-Munk Funktion die Bandkanten-Energien Eg der mikro- und nanokristallinen Pulverproben mittels so genannter Tauc Plots verifizieren. Basierend auf einer starken Temperatur- und Konzentrationsabhängigkeit lassen sich die Emissionsspektren der oben genannten YAG:Ce3+-Leuchtstoffe aufgrund von Überlappung oder Verschiebung der energetischen Grundniveaus 2F5/2 und 2F7/2 variieren (s. Kapitel 3). Während sich bei Tieftemperaturen um 19K die doppelbandige Natur der Leuchtstoffe zeigt, verbreitern sich die Emissionsbanden bei Raumtemperatur zu einer Einzelbande, womit eine spektral sehr breite Fluoreszenz einhergeht. Mathematische Entfaltungen dieser Spektren zeigen jeweils den prozentualen Beitrag der Relaxation aus dem untersten angeregten Zustand 5d1 in einen der beiden Grundzustände 2F5/2 und 2F7/2 und ebenso den Einfluss der Temperatur und Cer-Konzentration. Tatsächlich führen die experimentellen Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zu der Erkenntnis, dass eine der vier untersuchten YAG:Ce3+-Proben eine erhöhte Cer-Konzentration aufweisen muss. Anders als bei den schwach konzentrierten YAG:Ce3+-Proben ist die spektrale Doppelbande des stark konzentrierten Leuchtstoffs selbst bei 19K nur zu erahnen, während der Beitrag des 5d1 --> 2F7/2 Übergangs auf die Gesamtfluoreszenz retrograd zum 5d1 --> 2F5/2 Übergang mit steigender Temperatur sogar abnimmt. Im direkten Anschluss an die spektrale Vermessung der Proben folgen zeitaufgelöste Lebensdauermessungen zur Bestimmung der Nachleuchtdauern dieser Leuchtstoffe mittels Pikosekunden-Laserpulsen (ps-Pulse) (s. Kapitel 3.3). Auch hier stellen sich Unterschiede zwischen den genannten YAG:Ce3+-Proben heraus und untermauern erneut die Annahme unterschiedlicher Cer-Konzentrationen: Während die Nachleuchtdauer der niedrig konzentrierten Leuchtstoffe von der Temperatur nahezu unberührt bleibt, zeigt sich eine bemerkenswerte Temperaturabhängigkeit des 5d1 --> 2F5/2 Übergangs beim YAG:Ce3+ mit hohem Cer-Gehalt. Auf Basis sämtlicher experimenteller Erkenntnisse und einer ausgiebigen Literaturrecherche kann schließlich eine Fremddotierung der Leuchtstoff-Proben nahezu vollständig ausgeschlossen und ein Energieschema für die vorliegenden YAG:Ce3+-Leuchtstoffe mit den wichtigsten optischen Übergängen erstellt werden. In Hinblick auf potentielle holographische Applikationen wie der optischen Datenspeicherung oder Echtzeit-Holographie erweisen sich die in Polydimethylsiloxan eingebetteten photoschaltbaren Ruthenium-Sulfoxide aufgrund der äußerst geringen Beugungseffizienz von < 10−2 als nicht pragmatisch für die Praxis (s. Kapitel 4). Vergleichbare photoschaltbare Materialien, wie zum Beispiel Natriumnitrosylprussiat, erreichen hingegen Effizienzen von bis zu 100 %. Dennoch zeichnen sich die in Publikation 2 (s. Anhang A.2) vorgestellten Resultate an OSO-PDMS durch ihre äußerst hohe Qualität aus. Sowohl die dynamische Hologramm-Entstehung als auch die Rocking-Kurve folgen den physikalischen Theorien einwandfrei und lassen sich mit den bekannten mathematischen Anpassungen exakt wiedergeben, womit sich entsprechend intrinsische Größen ableiten lassen. Zudem beeindruckt der experimentelle Aufbau mit der präzisen Messung der oftmals nicht detektierbaren Nebenmaxima der gezeigten Rocking-Kurve sowie des Winkel-Multiplexings. Bemerkenswert ist außerdem aus physikalischer Sicht der immense Unterschied zwischen cw- und fs-Holographie. Hier deuten sich nichtlineare Effekte an, die zu der Erkenntnis führen, dass sich die bekannten Theorien mit cw-Lasern nicht ohne Weiteres deckungsgleich auf die Holographie mit ultrakurzen Laserpulsen anwenden lassen. Ein möglicher Erklärungsansatz ist in Kapitel 4.1 beschrieben. Einen praktischen Zweck zur Nutzung nichtlinearer Effekte erfüllt die vorgestellte Messmethode zur Unterscheidung polarer und nicht-polarer Materialien mittels intensiver fs- Puls-Anregung von sogenannten harmonischen (Upconversion-)Nanopartikeln (s. Kapitel 5). Denn anders als die zu Beginn behandelten Leuchtstoffe, weisen die harmonischen Nanopartikel eine starke Anti-Stokes Verschiebung durch Frequenzkonversion zweier oder dreier Photonen zu einem energiereicheren (kurzwelligen) Photon auf. Diese als SHG (second harmonic generation) und THG (third harmonic generation) bekannte Lichtemission wird spektral vermessen, wobei die zu Beginn der Arbeit beschriebenen linearen diffusen Reflektanzmessungen den zu erwartenden Spektralbereich ohne nennenswerte Absorption eingrenzen. Die eigens definierte Gütezahl fR, bestehend aus dem integrierten SHG- und THG-Emissionsspektrum einer Probe, kategorisiert dann die polare (fR > 1) oder nicht-polare (fR << 1) Natur des Materials.

Die Elektronen-Spin-Resonanz-Spektroskopie (ESR) in Verbindung mit ortsspezifischer Spinmarkierung stellt eine hervorragende Möglichkeit dar, um die Struktur und Dynamik von Proteinen aufzuklären. In dieser Dissertation wurden mit Hilfe der Hochfeld-ESR-Spektroskopie (W-Band, 95 GHz, T=160 K) für dreizehn spinmarkierte Colicin A Proben die Polarität und die Protizität der Umgebung der Spinlabelbindestelle bestimmt. Wasserzugänglichkeiten und Wasserstoffbrückenbindungen zum Spinlabel wurden mittels Puls-ESR Methoden (3-Puls-D-ESEEM und Hahn-Echozerfall) bestimmt und die Ergebnisse mit den Polaritäts- und Protizitätswerten korreliert. Raumtemperaturspektren dieser Proben im X-Band (9.5 GHz), Q-Band (34 GHz) und W-Band (95 GHz) liefern Informationen über die Spinlabelbewegung. Mit Hilfe von Molekulardynamiksimulationen (MD) der spinmarkierten kanalbildenden Domäne von Colicin A konnten die Konformationen (Rotameranalyse) und die Dynamik der Spinlabelseitenketten in den unterschiedlichen Umgebungen charakterisiert werden. Der Vergleich der experimentellen mit den aus MD-Trajektorien berechneten ESR-Spektren liefert die Beiträge der unterschiedlichen Rotamerübergänge, die für die beobachteten Spektrenformen charakteristisch sind.

[EN] The test for determining the resonance frequencies has traditionally been used to investigate the mechanical integrity of concrete cores, to assess the conformity of concrete constituents in different accelerated durability tests, and to ascertain constitutive properties such as the elastic modulus and the damping factor. This nondestructive technique has been quite appealed for evaluation of mechanical properties in all kinds of durability tests. The damage evolution is commonly assessed from the reduction of dynamic modulus which is produced as a result of any cracking process. However, the mechanical behavior of concrete is intrinsically nonlinear and hysteretic. As a result of a hysteretic stress-strain behavior, the elastic modulus is a function of the strain. In dynamic tests, the nonlinearity of the material is manifested by a decrease of the resonance frequencies, which is inversely proportional to the excitation amplitude. This phenomenon is commonly referred as fast dynamic effect. Once the dynamic excitation ceases, the material undergoes a relaxation process whereby the elastic modulus is restored to that at rest. This phenomenon is termed as slow dynamics. These phenomena (fast and slow dynamics) find their origin in the internal friction of the material. Therefore, in cement-based materials, the presence of microcracks and interfaces between its constituents plays an important role in the material nonlinearity. In the context of the assessment of concrete durability, the damage evolution is based on the increase of hysteresis, as a result of any cracking process. In this thesis three different nondestructive techniques are investigated, which use impacts for exciting the resonant frequencies. The first technique consists in determining the resonance frequencies over a range of impact forces. The technique is termed Nonlinear Impact Resonant Acoustic Spectroscopy (NIRAS). It consists in ascertaining the downward resonant frequency shift that the material undergoes upon increasing excitation amplitude. The second technique consists in investigating the nonlinear behavior by analyzing the signal corresponding to a single impact. This is, to determine the instantaneous frequency, amplitude and attenuation variations corresponding to a single impact event. This technique is termed as Nonlinear Resonant Acoustic Single Impact Spectroscopy (NSIRAS). Two techniques are proposed to extract the nonlinear behavior by analyzing the instantaneous frequency variations and attenuation over the signal ring down. The first technique consists in discretizing the frequency variation with time through a Short-Time Fourier Transform (STFT) based analysis. The second technique consists of a least-squares fit of the vibration signals to a model that considers the frequency and attenuation variations over time. The third technique used in this thesis can be used for on-site evaluation of structures. The technique is based on the Dynamic Acousto- Elastic Test (DAET). The variations of elastic modulus as derived through NIRAS and NSIRAS techniques provide an average behavior and do not allow derivation of the elastic modulus variations over one vibration cycle. Currently, DAET technique is the only one capable to investigate the entire range of nonlinear phenomena in the material. Moreover, unlike other DAET approaches, this study uses a continuous wave source as probe. The use of a continuous wave allows investigation of the relative variations of the elastic modulus, as produced by an impact. Moreover, the experimental configuration allows one-sided inspection. / [ES] El ensayo de determinación de las frecuencias de resonancia ha sido tradicionalmente empleado para determinar la integridad mecánica de testigos de hormigón, en la evaluación de la conformidad de mezclas de hormigón en diversos ensayos de durabilidad, y en la terminación de propiedades constitutivas como son el módulo elástico y el factor de amortiguamiento. Esta técnica no destructiva ha sido ampliamente apelada para la evaluación de las propiedades mecánicas en todo tipo de ensayos de durabilidad. La evolución del daño es comúnmente evaluada a partir de la reducción del módulo dinámico, producido como resultado de cualquier proceso de fisuración. Sin embargo, el comportamiento mecánico del hormigón es intrínsecamente no lineal y presenta histéresis. Como resultado de un comportamiento tensión-deformación con histéresis, el módulo elástico depende de la deformación. En ensayos dinámicos, la no linealidad del material se manifiesta por una disminución de las frecuencias de resonancia, la cual es inversamente proporcional a la amplitud de excitación. Este fenómeno es normalmente denominado como dinámica rápida. Una vez la excitación cesa, el material experimenta un proceso de relajación por el cual, el módulo elástico es restaurado a aquel en situación de reposo. Este fenómeno es denominado como dinámica lenta. Estos fenómenos ¿dinámicas rápida y lenta¿ encuentran su origen en la fricción interna del material. Por tanto, en materiales basados en cemento, la presencia de microfisuras y las interfaces entre sus constituyentes juegan un rol importante en la no linealidad mecánica del material. En el contexto de evaluación de la durabilidad del hormigón, la evolución del daño está basada en el incremento de histéresis, como resultado de cualquier proceso de fisuración. En esta tesis se investigan tres técnicas diferentes las cuales utilizan el impacto como medio de excitación de las frecuencias de resonancia. La primera técnica consiste en determinar las frecuencias de resonancia a diferentes energías de impacto. La técnica es denominada en inglés: Nonlinear Impact Resonant Acoustic Spectroscopy (NIRAS). Ésta consiste en relacionar el detrimento que el material experimenta en sus frecuencias de resonancia, con el aumento de la amplitud de la excitación. La segunda técnica consiste en investigar el comportamiento no lineal mediante el análisis de la señal correspondiente a un solo impacto. Ésta consiste en determinar las propiedades instantáneas de frecuencia, atenuación y amplitud. Esta técnica se denomina, en inglés, Nonlinear Single Impact Resonant Acoustic Spectroscopy (NSIRAS). Se proponen dos técnicas de extracción del comportamiento no lineal mediante el análisis de las variaciones instantáneas de frecuencia y atenuación. La primera técnica consiste en la discretización de la variación de la frecuencia con el tiempo, mediante un análisis basado en Short-Time Fourier Transform (STFT). La segunda técnica consiste en un ajuste por mínimos cuadrados de las señales de vibración a un modelo que considera las variaciones de frecuencia y atenuación con el tiempo. La tercera técnica empleada en esta tesis puede ser empleada para la evaluación de estructuras in situ. La técnica se trata de un ensayo acusto-elástico en régimen dinámico. En inglés Dynamic Acousto-Elastic Test (DAET). Las variaciones del módulo elástico obtenidas mediante los métodos NIRAS y NSIRAS proporcionan un comportamiento promedio y no permiten derivar las variaciones del módulo elástico en un solo ciclo de vibración. Actualmente, la técnica DAET es la única que permite investigar todo el rango de fenómenos no lineales en el material. Por otra parte, a diferencia de otras técnicas DAET, en este estudio se emplea como contraste una onda continua. El uso de una onda continua permite investigar las variaciones relativas del módulo elástico, para una señal transito / [CA] L'assaig de determinació de les freqüències de ressonància ha sigut tradicionalment empleat per a determinar la integritat mecànica de testimonis de formigó, en l'avaluació de la conformitat de mescles de formigó en diversos assajos de durabilitat, i en la terminació de propietats constitutives com són el mòdul elàstic i el factor d'amortiment. Esta tècnica no destructiva ha sigut àmpliament apel·lada per a l'avaluació de les propietats mecàniques en tot tipus d'assajos de durabilitat. L'evolució del dany és comunament avaluada a partir de la reducció del mòdul dinàmic, produït com resultat de qualsevol procés de fisuración. No obstant això, el comportament mecànic del formigó és intrínsecament no lineal i presenta histèresi. Com resultat d'un comportament tensió-deformació amb histèresi, el mòdul elàstic depén de la deformació. En assajos dinàmics, la no linealitat del material es manifesta per una disminució de les freqüències de ressonància, la qual és inversament proporcional a l'amplitud d'excitació. Este fenomen és normalment denominat com a dinàmica ràpida. Una vegada l'excitació cessa, el material experimenta un procés de relaxació pel qual, el mòdul elàstic és restaurat a aquell en situació de repòs. Este fenomen és denominat com a dinàmica lenta. Estos fenòmens --dinámicas ràpida i lenta troben el seu origen en la fricció interna del material. Per tant, en materials basats en ciment, la presència de microfissures i les interfícies entre els seus constituents juguen un rol important en la no linealitat mecànica del material. En el context d'avaluació de la durabilitat del formigó, l'evolució del dany està basada en l'increment d'histèresi, com resultat de qualsevol procés de fisuración. En esta tesi s'investiguen tres tècniques diferents les quals utilitzen l'impacte com a mitjà d'excitació de les freqüències de ressonància. La primera tècnica consistix a determinar les freqüències de ressonància a diferents energies d'impacte. La tècnica és denominada en anglés: Nonlinear Impact Resonant Acoustic Spectroscopy (NIRAS). Esta consistix a relacionar el detriment que el material experimenta en les seues freqüències de ressonància, amb l'augment de l'amplitud de l'excitació. La segona tècnica consistix a investigar el comportament no lineal per mitjà de l'anàlisi del senyal corresponent a un sol impacte. Esta consistix a determinar les propietats instantànies de freqüència, atenuació i amplitud. Esta tècnica es denomina, en anglés, Nonlinear Single Impact Resonant Acoustic Spectroscopy (NSIRAS). Es proposen dos tècniques d'extracció del comportament no lineal per mitjà de l'anàlisi de les variacions instantànies de freqüència i atenuació. La primera tècnica consistix en la discretización de la variació de la freqüència amb el temps, per mitjà d'una anàlisi basat en Short-Time Fourier Transform (STFT). La segona tècnica consistix en un ajust per mínims quadrats dels senyals de vibració a un model que considera les variacions de freqüència i atenuació amb el temps. La tercera tècnica empleada en esta tesi pot ser empleada per a l'avaluació d'estructures in situ. La tècnica es tracta d'un assaig acusto-elástico en règim dinàmic. En anglés Dynamic Acousto-Elastic Test (DAET). Les variacions del mòdul elàstic obtingudes per mitjà dels mètodes NIRAS i NSIRAS proporcionen un comportament mitjà i no permeten derivar les variacions del mòdul elàstic en un sol cicle de vibració. Actualment, la tècnica DAET és l'única que permet investigar tot el rang de fenòmens no lineals en el material. D'altra banda, a diferència d'altres tècniques DAET, en este estudi s'empra com contrast una ona contínua. L'ús d'una ona contínua permet investigar les variacions relatives del mòdul elàstic, per a un senyal transitori. A més, permet la inspecció d'elements per mitjà de l'accés per una sola cara. / Eiras Fernández, JN. (2016). Studies on nonlinear mechanical wave behavior to characterize cement based materials and its durability [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/71439 / TESIS / Premios Extraordinarios de tesis doctorales